碳三植物和碳四植物的区别

碳三植物和碳四植物的区别

植物在进行光合作用的时候,固定CO2时需要一个酶,称作核酮糖1,5二磷酸羧化酶(RuBisCo)。这种酶能够将CO2和植物内部的核酮糖1,5二磷酸结合,然后生成两分子的3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸是一种含有3个碳原子的有机物,被视为CO2固定后第一种产生的有机物,因此通过这条途径固定CO2的植物,被称作碳三(C3)植物。

但是这个RuBisCo有点调皮,它不但能促使CO2固定,在CO2浓度较低或光照很强的时候,它还可以让核酮糖1,5二磷酸和氧气结合,然后产生CO2。这一过程不能固定CO2,反而像呼吸作用一样造成有机物损失,因此这一过程称为光呼吸。光呼吸造成了光合效率的降低。

而玉米、高粱等植物,则通过另一种方式固定CO2。它结合CO2的,是一种含有三个碳原子的分子(磷酸烯醇式丙酮酸),因此生成的第一种CO2固定产物,是含有四个碳原子的有机物(草酰乙酸)。因此具有这种固定CO2方式的植物称作C4植物。

由于C4植物光呼吸非常弱,因此光合效率很高,能够在低CO2浓度或强光情况下,固定更多的CO2来转化为有机物,从而提高产量。

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